Flutter + Kotlin Multiplatform,

本文同步自个人博客Flutter + Kotlin Multiplatform, Write Once Run Anywhere，转载请注明出处。

Motivation

Flutter是Google 2017年推出的跨平台框架，拥有Fast Development，Expressive and Flexible UI，Native Performance等特点。Flutter使用Dart作为开发语言，Android和iOS项目可以共用一套Dart代码，很多人迫不及待的尝试，包括我，但在学习的过程中，同时在思考以下的问题：

• Flutter很优秀，但相对来说还比较新，目前并不是所有的第三方SDK支持Flutter（特别是在国内），所以在使用第三方SDK时很多时候需要我们编写原生代码集成逻辑，需要Android和iOS分别编写不同的集成代码。

• 项目要集成Flutter，一次性替换所有页面有点不太实际，但是部分页面集成的时候，会面临需要将数据库操作等公用逻辑使用Dart重写一遍的问题，因为原生的逻辑在其他的页面也需要用到，没办法做到只保留Dart的实现代码，所以很容易出现一套逻辑需要提供不同平台的实现如：Dao.kt， Dao.swift， Dao.dart。当然可以使用Flutter提供的MethodChannel/FlutterMethodChannel来直接调用原生代码的逻辑，但是如果数据库操作逻辑需要修改的时候，我们依然要同时修改不同平台的代码逻辑。

• 项目组里有內部的SDK，同时提供给不同项目（Android和iOS）使用，但是一些App需要集成Flutter，就需要SDK分别提供Flutter/Android/iOS的代码实现，这时需要同时维护三个SDK反而增加了SDK维护者的维护和实现成本。

所以，最后可以把问题归结为原生代码无法复用，导致我们需要为不同平台提供同一代码逻辑实现。那么有没有能让原生代码复用的框架，答案是肯定的，Kotlin Multiplatform是Kotlin的一个功能（目前还在实验性阶段），其目标就是使用Kotlin：Sharing code between platforms。

于是我有一个大胆的想法，同时使用Flutter和Kotlin Multiplatform，虽然使用不同的语言（Dart/Kotlin），但不同平台共用一套代码逻辑实现。使用Kotlin Multiplatform编写公用逻辑，然后在Android/iOS上使用MethodChannel/FlutterMethodChannel供Flutter调用公用逻辑。

kmpp+flutter

接下来以实现公用的数据库操作逻辑为例，来简单描述如何使用Flutter和Kotlin Multiplatform达到Write Once Run Anywhere。

接下来的内容需要读者对Flutter和Kotlin Multiplatform有所了解。

Kotlin Multiplatform

我们使用Sqldelight实现公用的数据库操作逻辑，然后通过kotlinx.serialization把查询结果序列化为json字符串，通过MethodChannel/FlutterMethodChannel传递到Flutter中使用。

Flutter的目录结构如下面所示：

|
|__android
|  |__app
|__ios
|__lib
|__test

其中android目录下是一个完整的Gradle项目，参照官方文档Multiplatform Project: iOS and Android，我们在android目录下创建一个common module，来存放公用的代码逻辑。

Gradle脚本

apply plugin: 'org.jetbrains.kotlin.multiplatform'
apply plugin: 'com.squareup.sqldelight'
apply plugin: 'kotlinx-serialization'

sqldelight {
    AccountingDB {
        packageName = "com.littlegnal.accountingmultiplatform"
    }
}

kotlin {
    sourceSets {
        commonMain.dependencies {
            implementation deps.kotlin.stdlib.stdlib
            implementation deps.kotlin.serialiaztion.runtime.common
            implementation deps.kotlin.coroutines.common
        }

        androidMain.dependencies {
            implementation deps.kotlin.stdlib.stdlib
            implementation deps.sqldelight.runtimejvm
            implementation deps.kotlin.serialiaztion.runtime.runtime
            implementation deps.kotlin.coroutines.android
        }

        iosMain.dependencies {
            implementation deps.kotlin.stdlib.stdlib
            implementation deps.sqldelight.driver.ios
            implementation deps.kotlin.serialiaztion.runtime.native
            implementation deps.kotlin.coroutines.native
        }
    }

    targets {
        fromPreset(presets.jvm, 'android')
        final def iOSTarget = System.getenv('SDK_NAME')?.startsWith("iphoneos") \
                              ? presets.iosArm64 : presets.iosX64

        fromPreset(iOSTarget, 'ios') {
            binaries {
                framework('common')
            }
        }
    }
}

// workaround for https://youtrack.jetbrains.com/issue/KT-27170
configurations {
    compileClasspath
}

task packForXCode(type: Sync) {
    final File frameworkDir = new File(buildDir, "xcode-frameworks")
    final String mode = project.findProperty("XCODE_CONFIGURATION")?.toUpperCase() ?: 'DEBUG'
    final def framework = kotlin.targets.ios.binaries.getFramework("common", mode)

    inputs.property "mode", mode
    dependsOn framework.linkTask

    from { framework.outputFile.parentFile }
    into frameworkDir

    doLast {
        new File(frameworkDir, 'gradlew').with {
            text = "#!/bin/bash\nexport 'JAVA_HOME=${System.getProperty("java.home")}'\ncd '${rootProject.rootDir}'\n./gradlew \$@\n"
            setExecutable(true)
        }
    }
}
tasks.build.dependsOn packForXCode

实现AccountingRepository

在common module下创建commonMain目录，并在commonMain目录下创建AccountingRepository类用于封装数据库操作逻辑（这里不需要关心代码实现细节，只是简单的查询数据库结果，然后序列化为json字符串）。

class AccountingRepository(private val accountingDB: AccountingDB) {

  private val json: Json by lazy {
    Json(JsonConfiguration.Stable)
  }

  ...

  fun getMonthTotalAmount(yearAndMonthList: List<String>): String {
    val list = mutableListOf<GetMonthTotalAmount>()
        .apply {
          for (yearAndMonth in yearAndMonthList) {
            val r = accountingDB.accountingDBQueries
                .getMonthTotalAmount(yearAndMonth)
                .executeAsOneOrNull()

            if (r?.total != null && r.yearMonth != null) {
              add(r)
            }
          }
        }
        .map {
          it.toGetMonthTotalAmountSerialization()
        }

    return json.stringify(GetMonthTotalAmountSerialization.serializer().list, list)
  }
  
  fun getGroupingMonthTotalAmount(yearAndMonth: String): String {
    val list = accountingDB.accountingDBQueries
        .getGroupingMonthTotalAmount(yearAndMonth)
        .executeAsList()
        .map {
          it.toGetGroupingMonthTotalAmountSerialization()
        }
    return json.stringify(GetGroupingMonthTotalAmountSerialization.serializer().list, list)
  }
}

到这里我们已经实现了公用的数据库操作逻辑，但是为了Android/iOS更加简单的调用数据库操作逻辑，我们把MethodChannel#setMethodCallHandler/FlutterMethodChannel#setMethodCallHandler中的调用逻辑进行简单的封装：

const val SQLDELIGHT_CHANNEL = "com.littlegnal.accountingmultiplatform/sqldelight"

class SqlDelightManager(
  private val accountingRepository: AccountingRepository
) : CoroutineScope {

  ...

  fun methodCall(method: String, arguments: Map<String, Any>, result: (Any) -> Unit) {
    launch(coroutineContext) {
      when (method) {
        ...

        "getMonthTotalAmount" -> {
          @Suppress("UNCHECKED_CAST") val yearAndMonthList: List<String> =
            arguments["yearAndMonthList"] as? List<String> ?: emptyList()
          val r = accountingRepository.getMonthTotalAmount(yearAndMonthList)
          result(r)
        }
        "getGroupingMonthTotalAmount" -> {
          val yearAndMonth: String = arguments["yearAndMonth"] as? String ?: ""
          val r = accountingRepository.getGroupingMonthTotalAmount(yearAndMonth)
          result(r)
        }
      }
    }
  }
}

因为MethodChannel#setMethodHandler中Result和FlutterMethodChannel#setMethodHandler中FlutterResult对象不一样，所以我们在SqlDelightManager#methodCall定义result function以回调的形式让外部处理。

在Android使用SqlDelightManager

在Android项目使用SqlDelightManager，参考官方文档Multiplatform Project: iOS and Android，我们需要先在app目录下添加对common module的依赖：

implementation project(":common")

参照官方文档Writing custom platform-specific code，我们在MainActivity实现MethodChannel并调用SqlDelightManager#methodCall:

class MainActivity: FlutterActivity() {

  private val sqlDelightManager by lazy {
    val accountingRepository = AccountingRepository(Db.getInstance(applicationContext))
    SqlDelightManager(accountingRepository)
  }

  override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
    super.onCreate(savedInstanceState)
    GeneratedPluginRegistrant.registerWith(this)

    MethodChannel(flutterView, SQLDELIGHT_CHANNEL).setMethodCallHandler { methodCall, result ->
      @Suppress("UNCHECKED_CAST")
      val args = methodCall.arguments as? Map<String, Any> ?: emptyMap()
      sqlDelightManager.methodCall(methodCall.method, args) {
        result.success(it)
      }
    }
  }

  ...
}

在iOS使用SqlDelightManager

继续参考Multiplatform Project: iOS and Android，让Xcode项目识别common module的代码，主要把common module生成的frameworks添加Xcode项目中，我简单总结为以下步骤：

• 运行./gradlew :common:build，生成iOS frameworks
• General -> 添加Embedded Binaries
• Build Setting -> 添加Framework Search Paths
• Build Phases -> 添加Run Script

有一点跟官方文档不同的是，frameworks的存放目录不一样，因为Flutter项目结构把android项目的build文件路径放到根目录，所以frameworks的路径应该是$(SRCROOT)/../build/xcode-frameworks。可以查看android/build.gradle:

rootProject.buildDir = '../build'
subprojects {
    project.buildDir = "${rootProject.buildDir}/${project.name}"
}

这几步完成之后就可以在Swift里面调用common module的Kotlin代码了。参照官方文档Writing custom platform-specific code，我们在AppDelegate.swift实现FlutterMethodChannel并调用SqlDelightManager#methodCall（Swift代码全是靠Google搜出来的XD）：

@UIApplicationMain
@objc class AppDelegate: FlutterAppDelegate {
    lazy var sqlDelightManager: SqlDelightManager = {
        Db().defaultDriver()
        let accountingRepository = AccountingRepository(accountingDB: Db().instance)
        return SqlDelightManager(accountingRepository: accountingRepository)
    }()
    
    override func application(
        _ application: UIApplication,
        didFinishLaunchingWithOptions launchOptions: [UIApplicationLaunchOptionsKey: Any]?
    ) -> Bool {
    let controller: FlutterViewController = window?.rootViewController as! FlutterViewController

    let sqlDelightChannel = FlutterMethodChannel(
        name: SqlDelightManagerKt.SQLDELIGHT_CHANNEL,
        binaryMessenger: controller)

    sqlDelightChannel.setMethodCallHandler({
        [weak self] (methodCall: FlutterMethodCall, flutterResult: @escaping FlutterResult) -> Void in
        let args = methodCall.arguments as? [String: Any] ?? [:]
        
        self?.sqlDelightManager.methodCall(
            method: methodCall.method,
            arguments: args,
            result: {(r: Any) -> KotlinUnit in
                flutterResult(r)
                return KotlinUnit()
            })
    })

    GeneratedPluginRegistrant.register(with: self)
        return super.application(application, didFinishLaunchingWithOptions: launchOptions)
    }
    
    ...
}

可以看到，除了MethodChannel/FlutterMethodChannel对象不同以及Kotlin/Swift语法不同，我们调用的是同一方法SqlDelightManager#methodCall，并不需要分别在Android/iOS上实现同一套逻辑。

到这里我们已经使用了Kotlin Multiplatform实现原生代码复用了，然后我们只需在Flutter使用MethodChannel调用相应的方法就可以了。

Flutter

同样的我们在Flutter中也实现AccountingRepository类封装数据库操作逻辑：

class AccountingRepository {
  static const _platform =
      const MethodChannel("com.littlegnal.accountingmultiplatform/sqldelight");

  ...

  Future<BuiltList<TotalExpensesOfMonth>> getMonthTotalAmount(
      [DateTime latestMonth]) async {
    var dateTime = latestMonth ?? DateTime.now();
    var yearMonthList = List<String>();
    for (var i = 0; i <= 6; i++) {
      var d = DateTime(dateTime.year, dateTime.month - i, 1);
      yearMonthList.add(_yearMonthFormat.format(d));
    }

    var arguments = {"yearAndMonthList": yearMonthList};
    var result = await _platform.invokeMethod("getMonthTotalAmount", arguments);

    return deserializeListOf<TotalExpensesOfMonth>(jsonDecode(result));
  }

  Future<BuiltList<TotalExpensesOfGroupingTag>> getGroupingTagOfLatestMonth(
      DateTime latestMonth) async {
    return getGroupingMonthTotalAmount(latestMonth);
  }

  Future<BuiltList<TotalExpensesOfGroupingTag>> getGroupingMonthTotalAmount(
      DateTime dateTime) async {
    var arguments = {"yearAndMonth": _yearMonthFormat.format(dateTime)};
    var result =
        await _platform.invokeMethod("getGroupingMonthTotalAmount", arguments);

    return deserializeListOf<TotalExpensesOfGroupingTag>(jsonDecode(result));
  }
}

简单使用BLoC来调用AccountingRepository的方法：

class SummaryBloc {
  SummaryBloc(this._db);

  final AccountingRepository _db;

  final _summaryChartDataSubject =
      BehaviorSubject<SummaryChartData>.seeded(...);
  final _summaryListSubject =
      BehaviorSubject<BuiltList<SummaryListItem>>.seeded(BuiltList());

  Stream<SummaryChartData> get summaryChartData =>
      _summaryChartDataSubject.stream;

  Stream<BuiltList<SummaryListItem>> get summaryList =>
      _summaryListSubject.stream;

  ...

  Future<Null> getGroupingTagOfLatestMonth({DateTime dateTime}) async {
    var list =
        await _db.getGroupingTagOfLatestMonth(dateTime ?? DateTime.now());
    _summaryListSubject.sink.add(_createSummaryList(list));
  }

  Future<Null> getMonthTotalAmount({DateTime dateTime}) async {
    ...
    var result = await _db.getMonthTotalAmount(dateTime);

    ...

    _summaryChartDataSubject.sink.add(...);
  }

  ...

在Widget中使用BLoC：

class SummaryPage extends StatefulWidget {
  @override
  State<StatefulWidget> createState() => _SummaryPageState();
}

class _SummaryPageState extends State<SummaryPage> {
  final _summaryBloc = SummaryBloc(AccountingRepository.db);

  ...

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      ...

      body: Column(
        children: <Widget>[
          Divider(
            height: 1.0,
          ),
          Container(
            color: Colors.white,
            padding: EdgeInsets.only(bottom: 10),
            child: StreamBuilder(
              stream: _summaryBloc.summaryChartData,
              builder: (BuildContext context,
                  AsyncSnapshot<SummaryChartData> snapshot) {
                ...
              },
            ),
          ),
          Expanded(
            child: StreamBuilder(
              stream: _summaryBloc.summaryList,
              builder: (BuildContext context,
                  AsyncSnapshot<BuiltList<SummaryListItem>> snapshot) {
                ...
              },
            ),
          )
        ],
      ),
    );
  }
}

完结撒花，最后我们来看看项目的运行效果：

Android	iOS
android	ios

Unit Test

为了保证代码质量和逻辑正确性Unit Test是必不可少的，对于common module代码，我们只要在commonTest中写一套Unit Test就可以了，当然有时候我们需要为不同平台编写不同的测试用例。在Demo里我主要使用MockK来mock数据，但是遇到一些问题，在Kotlin/Native无法识别MockK的引用。对于这个问题，我提了一个issue，目前还在处理中。

TL;DR

跨平台这个话题在现在已经是老生常谈了，很多公司很多团队都希望使用跨平台技术来提高开发效率，降低人力成本，但开发的过程中会发现踩的坑越来越多，很多时候并没有达到当初的预期，个人认为跨平台的最大目标是代码复用，Write Once Run Anywhere，让多端的开发者共同实现和维护同一代码逻辑，减少沟通导致实现的差异和多端代码实现导致的差异，使代码更加健壮便于维护。

本文简单演示了如何使用Flutter和Kotlin Multiplatform来达到Write Once Run Anywhere的效果。个人认为Kotlin Multiplatform有很大的前景，Kotlin Multiplatform还支持JS平台，所以公用的代码理论上还能提供给小程序使用（希望有机会验证这个猜想）。在今年的Google IO上Google发布了下一代UI开发框架Jetpack Compose，苹果开发者大会上苹果为我们带来了SwiftUI，这意味着如果把这2个框架的API统一起来，我们可以使用Kotlin来编写拥有Native性能的跨平台的代码。Demo已经上传到github，感兴趣的可以clone下来研究（虽然写的很烂）。有问题可以在github上提issue。Have Fun！